[發明專利]一種用于高空無人飛行器的光慣導航一體化裝置

有效

• 申請號: 201310581258.0
• 申請日: 2013-11-19
• 公開（公告）號: CN103575277A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 葉凌云;宋開臣;楊騰蛟;康力
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

技術領域

本發明屬于高空無人飛行裝置目標探測、導航與控制技術領域，尤其是一種用于高空無人飛行器的光慣導航一體化裝置。

背景技術

近幾十年來，我國在導航研究領域取得了突飛猛進的進展，導航技術的應用已經滲透到國民經濟發展的各個方面，并且涉及到越來越多的學科領域。

目前國內外高空無人飛行器主要是通過慣導和衛星導航系統組合方式來確保導航精度，最為著名的衛星導航系統是美國的全球定位系統。我國自主研制的“北斗”衛星系統尚未形成完整體系，同時考慮到衛星信號易受電磁干擾、傳輸質量受天氣影響等缺點，使得研究具有高精度、高速度、小型化與一體化特點的光學慣性導航裝置成為高空無人飛行器的研究重點。

在現階段，我國光慣組合導航技術的研究與發展還處于較低的水平，傳統的光慣組合導航裝置在導航通訊實時化、體積結構小型化、系統裝配一體化等方面難于滿足當前日益發展的高要求，而且傳統的組合導航裝置還具有通訊方式冗余與組織結構臃腫等缺點，增加了高空無人飛行器的體積、重量、功耗和成本。因而，進一步研究導航通訊實時化、體積結構小型化、系統裝配一體化的光慣組合導航技術滿足我國導航事業發展的迫切需求。

發明內容

為了克服現有高空無人飛行裝置中組合導航系統存在的通訊方式冗余與組織結構臃腫等缺點，本發明提供了一種用于高空無人飛行器的光慣導航一體化裝置，以實現導航通訊實時化、體積結構小型化、系統裝配一體化的光慣組合導航技術。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種用于高空無人飛行器的光慣導航一體化裝置，包括光學傳感器、導航信息處理腔、慣導設備腔、圖像處理模塊、處理器控制模塊、慣性信息測量模塊、慣導設備、第一接插件、第二接插件、第三接插件與第四接插件。

所述光學傳感器安裝在光慣導航一體化裝置最前端，用于實時獲取高空無人飛行器下方的目標圖像信息。

所述導航信息處理腔安裝在光慣導航一體化裝置中部，用于安裝圖像處理模塊、處理器控制模塊、慣性信息測量模塊。

所述慣導設備腔安裝在光慣導航一體化裝置尾部，用于安裝慣導設備。

所述圖像處理模塊安裝在導航信息處理腔的1/2位置處，與光學傳感器相連，用于將光學傳感器的模擬圖像信號轉換成數字圖像信號，再用JPEG標準算法對數字圖像信號進行壓縮存儲。

所述處理器控制模塊通過第一接插件與圖像處理模塊相連，通過第二接插件和第三接插件，與慣性信息測量模塊相連，用于將圖像處理模塊獲得的目標圖像特征信息，與慣性信息測量模塊獲得的三軸角速率和三軸加速度信息融合處理，解算出高空無人飛行器的全姿態信息與位置信息。

所述慣性信息測量模塊安裝在導航信息處理腔的底部，通過第二接插件和第三接插件，與處理器控制模塊相連；通過第四接插件與慣導設備相連，用于實時獲取三軸角速率陀螺儀與三軸加速度計的測量數據。

所述慣導設備安裝在慣導設備腔內，用于測量高空無人飛行器的三軸角速率和三軸加速度信息，包括三軸角速率陀螺儀和三軸加速度計；三軸角速率陀螺儀與慣性信息測量模塊連接，用于測量高空無人飛行器的姿態信息；三軸加速計與慣性信息測量模塊連接，其經積分運算得出無人機的位置信息。

所述第一接插件用于連接圖像處理模塊與處理器控制模塊，實現圖像處理模塊與處理器控制模塊之間的數據通信。

所述第二接插件、第三接插件用于連接處理器控制模塊與慣性信息測量模塊，實現處理器控制模塊與慣性信息測量模塊之間的數據通信。

所述第四接插件，其特征在于：用于連接慣性信息測量模塊與慣導設備，實現慣性信息測量模塊與慣導設備之間的數據通信；用于連接光慣導航一體化裝置內部設備與外部設備，實現光慣導航一體化裝置內部設備與外部設備之間的數據通信。

一種用于高空無人飛行器的光慣導航一體化裝置，其一體化特征在于：

一體化同軸安裝：光學傳感器、導航信息處理腔和慣導設備腔同軸安裝，該軸是系統裝配中心軸；所述系統裝配中心軸由第一中心點、第二中心點與第三中心點三點共線確定；所述第一中心點是光學傳感器底座圓心；所述第二中心點是導航信息處理腔底面圓心；所述第三中心點是慣導設備腔底面圓心。

一體化同腔安裝：圖像處理模塊、處理器控制模塊、慣性信息測量模塊同腔安裝，該腔體是導航信息處理腔；圖像處理模塊安裝在導航信息處理腔的1/2位置處，慣性信息測量模塊安裝在靠近導航信息處理腔的底面，處理器控制模塊安裝在圖像處理模塊與慣性信息測量模塊的中間位置。

本發明的有益效果是：